Introdução à Química

Terms

• propellantCombustível, oxidante, massa de reacção ou mistura para um ou mais motores (especialmente motores de combustão interna ou motores a jacto) que é transportado dentro de um veículo antes de ser utilizado.
• oxideA composto químico binário de oxigénio com outro elemento químico.
• anionUma carga negativa de ião, em oposição a um catião.
• energia de dissociação de ligaçãoA energia necessária para separar dois átomos unidos por uma ligação particular. Expresso em termos de uma toupeira de tais átomos unidos. Indica a força da ligação.

Energia de separação dos Compostos de Azoto e suas Utilizações

Os compostos de azoto desempenham um papel importante em muitos aspectos da vida e processos comerciais, desde a produção industrial de fertilizantes até aos blocos de construção da vida.

A tripla ligação azoto-nitrogénio em N2 contém 226 kcal/mol de energia, tornando-a uma das ligações mais fortes conhecidas. Quando o gás nitrogénio é formado como produto de várias reacções, a energia de ligação associada à ligação tripla N-N é libertada, causando as propriedades explosivas observadas em muitos compostos de nitrogénio.

Aminas

O principal hidreto de nitrogénio neutro é o amoníaco (NH3), embora a hidrazina (N2H4) seja também comummente utilizada. O amoníaco é mais básico do que a água em 6 ordens de magnitude. Em solução, o amoníaco forma o ião amónio (NH4+). A pKa de cloreto de amónio é 9,2. O amoníaco líquido (ponto de ebulição 240 K) é anfhiprótico (exibindo ou Brønsted-Lowry acidic ou carácter básico) e forma o amónio e os iões amida menos comuns (NH2-). O amoníaco tem uma pKa de 38, tornando os iões de amida correspondentes em bases muito fortes. Os compostos alquílicos de amoníaco substituídos individualmente, duplamente, triplamente e quadruplicadamente são chamados aminas (quatro substituições, para formar aminas quaternárias comercial e biologicamente importantes, resulta num azoto com carga positiva, e portanto um composto solúvel em água).

Azidas

Outras classes de aniões de azoto (iões com carga negativa) são as azidas venenosas (N3-), que são lineares e isoelectrónicas ao dióxido de carbono, mas que se ligam a importantes enzimas contendo ferro no corpo de uma forma semelhante ao cianeto.

Óxidos de azoto

Outra molécula da mesma estrutura é o óxido nitroso gasoso anestésico incolor e relativamente inerte (monóxido de dinitrogénio, N2O), também conhecido como gás risonho. Este é um de uma variedade de óxidos de azoto que formam uma família muitas vezes abreviada como NOx. O óxido nítrico (monóxido de nitrogénio, NO), é um radical livre natural utilizado na transdução de sinal tanto em plantas como em animais. O dióxido de azoto avermelhado e venenoso (NO2) contém um electrão não emparelhado e é um componente importante do smog. As moléculas de nitrogénio contendo electrões não reparados mostram uma tendência para dimerizar (emparelhando assim os electrões), e são, em geral, altamente reactivas. Os ácidos correspondentes são nitroso (HNO2) e ácido nítrico (HNO3), com os sais correspondentes chamados nitritos e nitratos.

Compostos de nitrogénio usados como Explosivos e Propulsores

Uma das primeiras utilizações de um composto de nitrogénio como explosivo foi o nitrato de potássio, também chamado salitre, usado em pólvora. Trata-se de uma mistura de nitrato de potássio, carbono e enxofre. Quando a mistura é inflamada num espaço fechado, tal como um cano de canhão ou um fogo de artifício, os iões de nitrato oxidam o carbono e o enxofre numa reacção altamente exotérmica, produzindo gases a altas temperaturas muito rapidamente. Isto pode impulsionar uma bala de uma arma ou provocar a explosão de um fogo de artifício.

Os óxidos superiores, trióxido de dinitrogénio (N2O3), tetroxido de dinitrogénio (N2O4) e pentóxido de dinitrogénio (N2O5), são instáveis e explosivos, uma consequência da estabilidade química do N2. Quase todos os motores de foguete hipergólicos (isto é, sem necessidade de ignição) utilizam N2O4 como oxidante; os seus combustíveis, várias formas de hidrazina, são também compostos de azoto.

Estes motores foram amplamente utilizados em naves espaciais como o vaivém espacial e os do Programa Apollo porque os seus propulsores são líquidos à temperatura ambiente e a ignição ocorre por contacto sem sistema de ignição, permitindo muitas queimaduras controladas com precisão. N2O4 é um intermediário no fabrico de ácido nítrico HNO3, um dos poucos ácidos mais fortes que o ião hidrónico, e um agente oxidante bastante forte.

Nitrogénio é notável pela gama de compostos explosivelmente instáveis que pode produzir. O triiodeto de nitrogénio (NI3) é um explosivo de contacto extremamente sensível. A nitrocelulose, produzida por nitração da celulose com ácido nítrico, é também conhecida como guncotton. A nitroglicerina, feita por nitração da glicerina, é o ingrediente explosivo perigosamente instável da dinamite. O relativamente estável, mas menos potente trinitrotolueno explosivo (TNT) é o explosivo padrão contra o qual o poder das explosões nucleares é medido. Em todos os casos, as propriedades explosivas dos compostos de azoto derivam da extrema estabilidade do produto destas reacções: azoto molecular gasoso, N2.

Compostos de azoto em drogas e medicamentos

Nitrogénio é um constituinte de moléculas em todas as principais classes de medicamentos em farmacologia e medicina. O óxido nítrico (NO) foi recentemente descoberto como sendo uma importante molécula de sinalização em fisiologia. O óxido nitroso (N2O) foi descoberto no início do século XIX como sendo um anestésico parcial, embora só mais tarde fosse utilizado como anestésico cirúrgico. Chamado “gás do riso”, foi encontrado para induzir um estado de desinibição social parecido com a embriaguez.

Outras drogas notáveis contendo azoto são drogas derivadas de alcalóides vegetais, tais como a morfina. Muitos alcalóides são conhecidos por terem efeitos farmacológicos; em alguns casos, aparecem como defesas químicas naturais das plantas contra a predação. Os medicamentos que contêm azoto incluem todas as principais classes de antibióticos, e os fármacos de nitrato orgânico como nitroglicerina e nitroprussiato que regulam a pressão sanguínea e a acção do coração. As aminas (derivados alquílicos de azoto) são importantes em farmacologia porque podem facilmente transportar uma carga positiva, como as espécies protonadas de amónio correspondentes. Isto permite interacções electrostáticas entre o cátion de amónio e várias espécies carregadas negativamente ou polarizáveis em proteínas.